Górnictwo i Geologia data wykonania ćwiczenia: 10.12.2012r

Rok B1

GEODEZJA GÓRNICZA

Orientacja kopalń

oraz pomiary w wyrobiskach górniczych

Przygotował :
Rafał Okoń

1. Orientacja kopalń:

1. Orientacja pozioma

2. Orientacją wysokościową

1. W podziemnych wyrobiskach górniczych wyróżniamy pomiary takie jak:

1. Pomiar poligonizacyjny

2. Niwelacja

3. Pomiar szczegółów sytuacyjnych

1. Orientacja kopalń:

1. Orientacją poziomą kopalń nazywa się zespół czynności geodezyjnych, mających na celu określenie azymutu co najmniej jednego boku i współrzędnych co najmniej jednego punktu w kopalni, w układzie współrzędnych obowiązującym na powierzchni.

W skład tych czynności wchodzą:

• pionowanie (przeniesienie współrzędnych punktu z powierzchni do kopalni),

• przeniesienie kierunku (azymutu) z powierzchni do kopalni,

• nawiązanie (połączenie przenoszonych elementów z siecią geodezyjną na powierzchni i w kopalni).

Dokładność orientacji poziomej wyraża się dokładnością przeniesienia azymutu (kierunku).

Pionowanie

Metody pionowania:

• Pionowanie mechaniczne polega na: opuszczeniu do kopalni przez szyb pionu mechanicznego (drutu o średnicy 0.5 , w zależności od głębokości pionowania), obciążonego na dole ciężarem (do kilkuset kilogramów, w zależności od głębokości); stłumieniu wahań pionu wywołanego ruchem powietrza w szybie, kapiącą wodą itp. (przeważnie przez zanurzenie w beczce z wodą lub wodą i olejem), obserwacji stłumionych wahań pionu na skalach umieszczonych za pionem w celu wyznaczenia miejsca spoczynku pionu, wprowadzeniu pionu na miejsce spoczynku.

Wyznaczenie miejsca spoczynku pionu

na 2 skalach prostopadłych, za pomocą

teodolitu

Dokładność pionowania wynosi 0.5 . Wyróżnia się pionowanie:

• jednociężarowe (przyłożony zostaje jeden tylko ciężar); w zależności od sposobu obserwacji wahań można tu wyróżnić:

- obserwacje na skalach zewnętrznych,

- obserwacje na skali wewnętrznej (w obiektywie teodolitu)

- obserwacje bez skali (kątowe)

• wielociężarowe (dwu- lub trójciężarowe): wychodząc z założenia, że większe obciążenie powoduje zwiększenie dokładności wyznaczenia miejsca spoczynku, stosuje się zmianę obciążenia, wyznacza się miejsca spoczynku przy każdym obciążeniu i ekstrapoluje się miejsce spoczynku dla obciążenia nieskończenie wielkiego.

• Pionowanie optyczne: stosuje się pionowniki optyczne lub laserowe, pozwalające na odrzutowanie punktu z dokładnością do 1 mm/100 m, co pozwala na użycie tych przyrządów tylko dla mniejszych głębokości.

1. Orientacją wysokościową kopalni nazywa się zespół czynności geodezyjnych, polegających na określeniu wysokości przynajmniej jednego punktu w kopalni w układzie współrzędnych wysokościowych, obowiązującym na powierzchni.

Orientacja wysokościowa (pomiar głębokości szybu)

Metody pomiaru:

• Przez zastosowanie specjalnej taśmy szybowej, o długości kilkuset metrów (, ), z podziałem co . Taśmę zawiesza się w szybie; na powierzchni oraz na orientowanych poziomach przywiesza się do otworów oznaczających całkowite metry specjalne przykładki z podziałem milimetrowym. Taśmę traktuje się jako długą łatę, postawioną w szybie; wykonuje się odczyty na taśmie i na łatach, znajdujących się na reperach przyszybowych. Do długości taśmy wprowadza się poprawki ze względu na:

• zmianę długości taśmy wskutek temperatury w szybie,

• wydłużenie taśmy ze względu na przyłożony ciężar (),

• wydłużenie taśmy pod wpływem własnego ciężaru,

• komparację taśmy (porównanie odczytów metrowych z taśmy ze wzorcem).

Orientacja wysokościowa za pomocą taśmy głębinowej („pomiar głębokości szybu”)

• Przez zastosowanie innych przymiarów, zawieszonych w szybie (taśm mierniczych, łączonych ze sobą, drutów) - rzadko stosowane.

• Przez pomiar dalmierzem elektromagnetycznym - stosowane obecnie na mniejszych głębokościach.

• Niwelację w kopalni nawiązuje się do podstawowej sieci niwelacyjnej na powierzchni przez tzw. pomiar głębokości szybu.

• Przy pomiarze głębokości szybu określa się bezpośrednio różnicę wysokości między punktami położonymi w pobliżu szybu na powierzchni a punktami położonymi w pobliżu szybu na odpowiednim poziomie w kopalni. Głębokość szybu można zmierzyć kilkoma sposobami. Do pomiarów płytkich szybów można używać zwykłych taśm stalowych o długości . Przy głębszych szybach głębokość mierzy się specjalnymi taśmami stalowymi o długości 100, 200 ... do . Taśma taka nawinięta jest na kołowrót. W trakcie pomiaru jest z niego odwijana, a koniec obciążony ciężarkiem o masie .

Rys. 21. Pomiar głębokości w szybie pionowym i pochyłym

Pomiar w szybie pionowym przedstawia rysunek 21. Za pomocą niwelatora ustawionego na powierzchni mierniczy wykonuje odczyt h₁ na łacie ustawionej na reperze A. Następnie bierze odczyt a na taśmie (odczytując centymetry i milimetry z przymocowanej do taśmy podziałki). Równocześnie mierniczy na podszybiu odczytuje z. pomocą swego niwelatora odczyt b na taśmie i h₂ na łacie ustawionej na reperze B. Dla uzyskania większej dokładności pomiar powtarza się kilkakrotnie. Z różnic oblicza się średnią arytmetyczną H, którą należy uzupełnić poprawkami wynikającymi z komparacji taśmy, różnic temperatur i wydłużenia taśmy spowodowanego jej własnym ciężarem i obciążnikiem.

Wysokość punktu B oblicza się z równania: H_B = H_A+ h₁—H—h₂

1. W podziemnych wyrobiskach górniczych wyróżniamy pomiary takie jak:

Osnowa pomiarowa

• Osnowa poligonowa: tworzą ją punkty osnowy podstawowej i szczegółowej, utrwalone z reguły w stropie wyrobisk (w skale lub w obudowie) w postaci kołków lub klamer.

• Osnowę wysokościową tworzą repery, zastabilizowane w stropie i ociosach; do pomiarów wysokościowych wykorzystuje się również główki szyny.

Pomiar poligonizacyjny

Pomiar kątów:

• w osnowie poligonizacyjnej podstawowej: teodolitem o podwyższonej dokładności odczytu, z reguły metodą repetycji górniczej, dwukrotnie; dopuszczalne odchyłki dwukrotnego pomiaru nie powinny przekraczać ± 30cc;

• w osnowie szczegółowej wykonuje się pomiar teodolitem wiszącym, zawieszanym na bolcach wbitych w obudowę, metodą kątów kierunkowych; różnica dwukrotnego pomiaru nie powinna przekraczać ± 50cc.

Niwelacja

• Stosuje się niwelację geometryczną techniczną oraz - w stromych wyrobiskach - trygonometryczną. Przy niwelacji geometrycznej używa się często łat, dostawianych do punktów w stropie wyrobisk; łaty te noszą nazwę wiszących i otrzymują znak „-” przy obliczeniach.

Pomiar szczegółów sytuacyjnych:

Pomiar szczegółów wykonuje się wraz z poligonizacją; używa się w wyrobiskach chodnikowych metody ortogonalnej (rzędnych i odciętych), nie stosując jednak węgielnicy. Szkic zdjęcia szczegółów sporządza się w książce pomiarowej obok zapisu pomiaru poligonizacyjnego. W wyrobiskach typu komorowego stosuje się metodę biegunową.

1. Przebitki:

Prace przebitkowe jest to zespół prac geodezyjno-górniczych polegających

na dążeniu do spotkania dwóch wyrobisk korytarzowych leżących naprzeciw siebie.

Prace geodezyjne związane z realizacją przebitek należą do najbardziej odpowiedzialnych zadań geodezji górniczej. Niedokładne przygotowanie danych (wyników pomiarów i obliczeń), potrzebnych do wytyczenia wyrobisk może doprowadzić do zagrożeń przy robotach górniczych lub komplikacji technicznych związanych z realizacją planu ruchu zakładu górniczego.

Podział przebitek:

I – ze względu na osnowę geodezyjną:

1. prace przebitkowe wyrobisk korytarzowych prowadzone w obrębie jednej kopalni,

2. prace przebitkowe wyrobisk korytarzowych między kopalniami nie posiadającymi

połączenia podziemnego,

3. prace przebitkowe szybów polegające na połączeniu szybów wyrobiskiem

korytarzowym,

4. prace przebitkowe wyrobisk korytarzowych prowadzone po warstwie przewodniej,

5. prace przebitkowe wyrobisk korytarzowych prowadzone bez warstwy przewodniej,

6. prace przebitkowe szybów pionowych.

II – ze względu na kształt wyrobisk przebitkowych:

1. przebitki proste,

2. przebitki prowadzone po łuku,

3. przebitki złożone.

Zadania przebitkowe mogą występować w wielu różnych odmianach, w których można wyodrębnić trzy etapy prac:

• Przygotowanie materiałów;

• Geodezyjne opracowanie projektu przebicia;

• Realizacja przebitki górniczej.

Geodezyjne opracowanie projektu

Przebicia

1. Wniesienie na mapę podstawową projektu danego zbicia;

2. Zaprojektowanie osnowy geodezyjnej niezbędnej dla realizacji zbicia;

3. Obliczenie elementów (kątów, długości) niezbędnych do realizacji zbicia;

4. Wstępna ocena dokładnościowa zbicia.